1 | P a g e
METODE DIRECT UNTUK MENGETAHUI NET PLANT HEAT RATE UNIT
#2 PLTU REMBANG PADA SAAT OVERHAUL UNIT #1
Harfani Satria
1), Muhamad Haddin
2), Agus Adhi Nugroho
3)Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri Universitas Islam Sultan Agung
Jl. Kaligawe Raya Km.4, Kota Semarang, Jawa Tengah 50112, Indonesia E-mail 1): [email protected]
E-mail 2): [email protected] E-mail 3): [email protected]
Abstrak
Ketersedian energi listrik di sistem Jawa–Bali di dukung oleh beberapa pusat pembangkit listrik melalui jalur tansmisi voltase tinggi 150 kV dan voltase ektra tinggi 500 kV untuk berlangsungnya ketersediaan energi listrik secara andal dan terus–menerus. PLTU Rembang memiliki 2 unit yaitu unit #1 (#20) dan unit #2 (#10) yang memasok sistem transmisi 150 kV. Performa unit sangat menentukan dalam pemenuhan tersebut. Pusat Pengatur Beban (P2B) akan memilih pembebanan PLTU berdasarkan merit order. Merit order adalah tingkat prioritas suatu pembangkit termal untuk di dispatch dalam suatu sistem. Hal ini disebabkan oleh net plant heat rate (NPHR) dan harga bahan bakar.
Akibat yang terjadi pada pembangkit dengan peringkat merit order rendah akan diprioritaskan turun beban terlebih dahulu atau naik beban paling akhir. NPHR merupakan salah satu indeks kinerja pembangkit termal. Semakin rendah NPHR maka semakin tinggi efisiensi pembangkit tersebut. Permasalahan yang terjadi dalam penentuan NPHR PLTU Rembang saat 2 unit beroperasi adalah kurang akurat karena beban listrik pemakaian sendiri masing-masing unit tidak berasal seluruhnya dari gross output generatornya, melainkan juga dibebankan oleh unit yang satunya. Terutama untuk pemakaian unit common seperti water treatment plant (WTP), desalination plant serta coal & ash handling plant karena di suplai oleh salah satu unit. Solusinya dengan mencari nilai NPHR ketika salah satu unit shutdown, agar dapat diketahui nilai NPHR yang lebih akurat.
Penelitian ini membahas tentang penggunaan metode direct untuk mencari NPHR pada unit #2 PLTU Rembang ketika unit #1 sedang overhaul. Metode direct adalah metode input-output yang hanya memerlukan bahan bakar sebagai input dan daya listrik sebagai output. Batubara yang digunakan adalah jenis low rank coal (LRC) senilai 4200–4500 kcal dan medium rank coal (MRC) senilai 4500–4800 kcal. Gross output generator memiliki rated power 300 MW sedang daya untuk pemakaian sendiri memiliki rated power 50 MVA. Nilai NPHR ditentukan dengan menghitung perkalian konsumsi dan nilai kalori batubara dibagi terhadap nett output generator. Nett ouput generator ditentukan dengan mengurangi gross output generator terhadap daya pemakain sendiri Trafo Universal Auxiliary Transformer.
Hasil menunjukan bahwa NPHR memiliki nilai paling rendah jika unit berbeban maksimum 300 MW gross.
Dari hasil perhitungan didapati bahwa pada beban rata-rata 299,5 MW hingga 302,4 MW gross, NPHR rata- rata pada unit #2 ketika overhaul lebih rendah dibanding dengan data PLN Puslitbang Januari 2017 yaitu masing–masing 2.544,34 kcal/kWh dan 2.788 kcal/kWh. Demikian pula NPHR unit #2 sebelum dan sesudah overhaul unit #1 masing–masing 2.497 kcal/kWh dan 2.688 kcal/kWh . Sedang faktor-faktor yang menentukan nilai NPHR antara lain pembebanan listrik, nilai kalor bahan bakar serta pemakaian listrik untuk keperluan sendiri.
Kata kunci: Nett Plant Heat Rate, Direct Methode, PLTU
I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
Pengoperasian PLTU Rembang unit 2 (#10) dapat dikatakan handal dan efisien berdasarkan hasil performa atau unjuk kerja pembangkit. Performa PLTU berpengaruh terhadap heat rate pada perubahan beban.
Heat rate atau tara kalor adalah kalor yang dibutuhkan untuk menghasilkan satu kWh. Nilai heat rate meningkat dengan semakin bertambah umur suatu pembangkit, sedang efisiensi akan semakin menurun dengan bertambahnya umur pembangkit. Analisa dari heat rate PLTU penting dilakukan untuk mengetahui apakah sesuai dengan spesifikasi dan untuk pemantauan kemampuan
umur suatu pembangkit, dimana semakin tua umur pembangkit maka unjuk kerja semakin turun. Selanjutnya sebagai bahan perencanaan pemeliharaan suatu pembangkit listrik [1]. Permasalahan yang timbul dalam penentuan NPHR ketika 2 unit PLTU beroperasi adalah kurang akurat karena beban pemakaian sendiri masing-masing unit tidak seluruhnya berasal dari gross output generatornya. Pembebanan pembangkit termal terdapat sistem merit order guna mengetahui peringkat pembangkit dengan biaya untuk menghasilkan energi listrik terendah. Sehingga pembangkit dengan peringkat merit order rendah akan diprioritaskan turun beban terlebih dahulu atau naik beban paling akhir. Hal ini
2 | P a g e
dipengaruhi oleh net plant heat rate (NPHR) dan harga bahan bakar. Ketika NPHR kecil maka biaya pembangkitan listrik juga akan lebih rendah [2].
Akibat dari permasalahan tersebut maka diperlukan perhitungan dan analisis NPHR ketika salah satu unit shut down. Maka dilakukan analisa NPHR unit 2 (#10) pada PLTU Rembang ketika unit 1 (#20) sedang simple inspection (overhaul) pada bulan Juli 2019. Nilai NPHR ditentukan dengan menghitung nilai kalori batubara dibagi terhadap nett output generator menggunakan direct methode. Metode direct digunakan pada penelitian ini karena hanya memerlukan data pemakaian batubara, nilai kalor bahan bakar serta produksi energi listrik. Net ouput generator ditentukan dengan mengurangi gross output generator terhadap daya pemakain sendiri.
Solusi dari permasalahan tersebut adalah dilakukan perhitungan net plant heat rate (NPHR) unit #2 PLTU Rembang yang berdasarkan pengujian oleh PT PLN (Persero) Puslitbang pada Januari 2017 untuk NPHR unit
#2 pada beban gross 300 MW, 255 MW, 225 MW dan 150 MW adalah masing–masing 2788 kcal/kWh, 2811 kcal/kWh, 2845 kcal/kWh, 2788 kcal/kWh [3]. Berdasarkan uraian tersebut, penelitian ini membahas tentang metode direct untuk mengetahui net plant heat rate unit #2 PLTU Rembang ketika simple inspection (overhaul) unit #1.
1.2. Perumusah Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas maka didapatkan inti masalah yang diselesaikan pada penelitian ini:
1. Bagaimana perbandingan net plant heat rate (NPHR) unit #2 dibanding dengan hasil perhitungan PLN Pusllitbang saat unit #1 dan #2 beroperasi?
2. Pada kondisi bagaiman net plant heat rate (NPHR) unit #2 memiliki nilai terendah?
3. Faktor apa saja yang memengaruhi net plant heat rate (NPHR)?
1.3. Batasan Masalah
Dalam penelitian ini penulis membatasi masalah sebagi berikut:
1. Pembangkit yang ditinjau adalah PLTU Rembang unit #2 kapasitas mapu 300 MW gross.
2. Pembebanan disesuaikan dengan permintaan Pelaksana Pengatur Beban (P2B).
3. Perhitungan NPHR menggunakan metode direct yaitu bahan bakar sebagai energi input dan daya listrik sebagai energi ouput.
4. Penelitian ini tidak membahas secara detail mengeni harga batubara dan penjualan energi listrik.
5. Standar pembanding yang digunakan dalam penelitian ini adalah hasil perhitungan PLN Puslitbang pada saat unit #1 dan #2 beroperasi.
1.4. Tujuan
Maksud dan tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Mengetahui net plant heat rate (NPHR) PLTU Rembang unit #2 dibandingkan data PLN Puslitbang 2. Mencari net plant heat rate (NPHR) terendah guna
mengetahui efisiensi uit optimal.
3. Mengamati faktor–faktor yang memengaruhi nilai net plant heat rate (NPHR)
II. LANDASAN TEORI 2.1. Pusat Listrik Tenaga Uap
Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU) adalah salah satu jenis unit pembangkit listrik termal dengan fluida kerja uap dalam proses produksi listriknya.
Gambar 2.1. Siklus PLTU batubara
Proses ini melalui beberapa tahap menggunakan peralatan penunjang seperti air baku untuk diproses menjadi uap yang kebutuhannya cukup banyak, oleh karena itu pada umumnya PLTU dibangun di dekat laut.
Di samping memudahkan mendapatkan air baku untuk diolah menjadi air tawar, air laut juga digunakan sebagai media pendingin peralatan utama dan bantu serta memudahkan sarana transportasi bahan bakar. Peralatan utama pada sebuah unit PLTU antara lain: Boiler, Turbin Uap, Generator dan Kondenser.
PLTU sebagai pembangkit termal sesuai Gambar 2.1 dengan media kerja uap memerlukan bahan bakar (energi kimia) untuk menghasilkan energi panas melalui proses pembakaran di boiler.
Energi panas merubah fase air menjadi uap, uap panas ini selanjutnya diubah menjadi energi mekanik oleh turbin dan lebih lanjut energi mekanik diubah menjadi energi listrik oleh generator yang seporos dengan turbin.
Uap hasil kerja mekanis kemudian diembunkan kembali oleh kondenser menjadi air pengisi pada siklus tertutup [4].
2.2. Pengenalan Energi
Energi didefinisikan sebagai kapasitas sistem tubuh untuk melakukan pekerjaan mekanis. Pemanfaatan dan kontrol energi pada dasarnya menentukan produktivitas dan kemajuan gaya hidup masyarakat. Energi disimpan di alam dalam beberapa bentuk seperti bahan bakar fosil (batu bara, minyak bumi, dan gas alam), radiasi sinar matahari dan dalam bentuk pasang surut air laut, hidro, angin, panas bumi dan nuklir.
Energi di alam tidak disimpan dalam bentuk listrik.
Namun, energi listrik mudah ditransmisikan dalam jarak
3 | P a g e yang sangat jauh dan memenuhi kebutuhan pelanggan
melalui kontrol yang memadai. Lebih dari 40% energi diubah menjadi energi listrik sebelum digunakan, sebagian besar melalui generator listrik yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Kerja dan energi memiliki unit yang identik [5].
Unit dasar energi adalah 1 Joule, yang merepresentasikan kerja gaya 1 Newton dalam menggerakkan benda melalui jarak 1 meter sepanjang arah gaya, sesuia persamaan (1).
1 Joule = 1 Newton × 1 meter (1) Tenaga listrik adalah laju energi listrik, dan unit dasarnya adalah 1 Watt = 1 Joule/detik. Energi listrik lebih umum diukur dalam kilowatt-jam (kWh), sesuai persamaan (2).
1 kW = 3,6 × 106 Joule (2)
Energi termal biasanya diukur dalam kalori (cal).
Menurut definisi, 1 cal adalah jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan temperatur 1 gram air dari 15º Celcius menjadi 16º Celcius. Kilokalori (kcal) bahkan lebih umum (1 kcal = 103 cal).
Karena energi adalah konsep terpadu, seperti yang diharapkan, joule dan kalori berbanding lurus seperti persamaan (3) hingga (5):
1 kcal = 4,186 Joule (3)
Unit yang lebih besar untuk energi termal adalah British thermal unit (BTU):
1 BTU = 1055 J = 252 cal (4)
Unit yang masih lebih besar adalah quad (quadrillion BTU):
1 quad 1015 BTU = 1,55 ×1018 Joule (5)
2.3. Metode Langsung Sebagai Perhitungan Heat Rate
Heat rate mengukur seberapa efisien pembangkit termal mengubah energi panas menjadi energi listrik.
Energi panas diukur dalam kcal. Heat rate mengukur jumlah energi panas (kcal) yang dibutuhkan untuk menghasilkan 1 kWh listrik. Di dunia yang sempurna, pembangkit ynag membakar 0,86 kcal batubara akan menghasilkan 1 kWh listrik, akan tetapi kenbanyakan energi panas hilang pada proses dan tidak semua diubah ke listirk [6].
Net Plant Heat Rate dapat dihitung dengan persamaan (6):
NPHR = (B HHV) Net GGO (6) dengan:
B = jumlah pemakaian batubara (kg) HHV = nilai kalori batubara per kg (kcal/kg)
Net GGO = selisih gross generator output dengan UAT (kWh) UAT = pemakaian listrik keperluan sendiri (kWh) [7].
III. Metode Penelitian 3.1. Model Penelitian
Penelitian ini mengambil lokasi di PLTU Rembang yang berlokasi pada Jl. Raya Semarang–Surabaya Km.
130 Kec. Sluke, Kab. Rembang, Jawa Tengah. Unit
PLTU yang akan dipilih untuk dianalisis adalah unit #2 pada PT PJB UBJOM Rembang. Dengan pentingnya mengetahui net plant heat rate (NPHR) ketika unit #1 shutdown maka akan dilakukan analisis NPHR pada unit
#2 PLTU Rembang. Gambar 3.1 menunjukkan daerah perhitungan NPHR.
Gambar 3.1. Model Penelitian
Ruang lingkup penelitian dalam penentuan nett plant heat rate (NPHR) unit #2 meliputi boiler, turbin-generator dan trafo UAT. Sebelum ditransfer menuju boiler, batubara akan digerus di dalam pulverizermil menjadi serbuk halus berukuran 200 mesh (74 microns) kemudian dengan bantuan Primary Air Fan ditransport menuju ruang bakar untuk menghasilkan uap peggerak utama turbin-generator. Pembebanan unit #2 sesuai permintaan PLN Pusat Pengatur Beban (P2B), kWh meter gross menunjukan nilai luaran generator sebelum trafo UAT.
Counter kWh dan kVAr gross berada pada ruang Central Control Room (CCR) sedang counter kWh dan kVAr UAT untuk pemakaian sendiri berada di panel MV Room lokal turbin. KWh meter UAT mencatat beban untuk pemakain sendiri seperti compessor, pompa, fan dan peralatan unit common plant. Sedang kWh netto merupakan selisih antara kWh meter goss terhadap kWh meter UAT. Diagram satu garis counter kWh meter pada unit #2 dipelihatkan Gambar 3.2.
Gambar 3.2. Single Line Diagram Pencatatan kWh meter Luaran generator memiliki voltase sebesar 20 kV, kemudian oleh main trafo dinaikkan menjadi 150 kV untuk ditransmisikan ke gardu induk (GI). Sedangkan trafo UAT merupakan jenis step down transformer yang mengubah nilai voltase dari 20 kV menjadi 6,3 kV untuk pemakaian sendiri.
3.2. Metode Direct
Penelitian dalam mengetahui nlai net plant heat rate (NPHR) pada unit #2 PLTU Rembang dipilih metode langsung (direct metode). Pengambilan data produksi energi listrik menggunakan energi meter (kWh meter) yang terpasang di unit, meliputi produksi energi gross dan produ ksi energi netto. Pemakaian energi gross dicatat pada komputer DCS Central Control Room (CCR) sedang konsumsi energi untuk pemakaian sendiri dicatat dari kWh meter trafo UAT (unit auxiliary transformer)
4 | P a g e
sedangkan pemakaian energi untuk pemakaian peralatan common (seperti Coal & Ash Handling System dan Water Treatment Plant dicatat dari kWh meter trafo SST (Station Service Transformer).
Peralatan common bekerja untuk 2 unit pembangkit, sehingga pemakaian common masing-masing unit adalah pemakaian SST dibagi dengan kedua unit yang beroperasi. Dalam penelitian ini, dikarenakan unit #20 shutdown maka pemakaian SST berasal dari unit #10.
Pengukuran pemakaian bahan bakar diperoleh dari pencatatan totalizer counter pada semua coal feeder yang beroperasi. Pengambilan data di peroleh dari pencatan operator di lokal maupun di CCR (Central Control Room).
Setelah mendata masing–masing bahan bakar dan daya listrik, dilakukan analisis NPHR menggunakan metode direct untuk mengetahui unjuk kerja unit #2.
Kemudian dilakukan perbandingan dengan nilai NPHR yang dilakukan oleh PT PLN Puslitbang. Dari hasil perhitungan oleh PT PLN Puslitbang diperoleh hasil NPHR yang yang akan dijabarkan pada Tabel 3.1.
Tabel 3.1. Hasil Perhitungan PLN Puslitbang Unit #2
3.3. Tahapan Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan dalam beberapa tahapan.
Gambar 3.3 menunjukkan alur penelitian yang ditempuh untuk mengetahui net plant heat rate (NPHR) unit #2 PLTU Rembang..
Gambar 4. Diagram alur penelitian
Gambar 3.3 merupakan langkah penelitian yang ditempuh. Berikut adalah penjabaran tahapan yang dilalui:
Tahap I
Dilakukan penentuan model penelitian dari PLTU Rembang untuk memetakan objek permasalahan. Model tersebut secara umum mencakup boiler, turbin-generator serta main & auxiliary trafo.
Tahap II
Meliputi pengumpulan data penelitian melalui laporan operasi harian produksi PLTU Rembang unit #2 untuk mengetahui totalizer batubara, nilai kalor batubara serta totalizer net kWh generator.
Tahap III
Meliputi pengolahan data dan analisis perhitungan net plant heat rate (NPHR) unit #2.
Tahap IV
Meliputi evaluasi dan analisa dari hasil pengujian net plant heat rate (NPHR). Kemudian membandingkan nilai hasil perhitungan dengan PLN Puslitbang.
Tahap V
Meliputi penyusunan kesimpulan dari hasil analisa yang telah dilakukan.
IV. HASIL DAN ANALISIS 4.1. Penentuan Data
Dengan merujuk model penelitian Gambar 3.1 dan data hasil perhitungan NPHR oleh PLN Puslitbang Unit
#2 pada Tabel 3.1 maka penelitian pada Bab IV ini akan dilakukan analisis perhitungan net plant heat rate (NPHR) dengan metode direct pada unit #2 PLTU Rembang.
Analisis yang dibahas pada bab IV ini meliputi input data pada operasi PLTU Rembang menggunakan laporan operasi harian (LOH) pembangkit yang disusun oleh operator produksi.
Laporan harian operasi pada Tabel 4.1 hingga Tabel 4.3 tersusun data yang diperoleh pada shift pagi di awali pukul 6:00 hingga 14:00 yang meliputi konsumsi batubara (kg), nilai kalor bahan bakar batubara (kcal/kg), produksi energi listrik neto (kWh) serta beban gross generator (kWh). Pemilihan tanggal tersebut dimaksudkan untuk memastikan bahwa semua konsumsi daya peralatan common plant berasal dari unit #2.
Pengambilan data produksi energi meter (kWh meter) yang terpasang di unit, meliputi produksi energi gross, produksi energi netto. Konsumsi energi untuk pemakaian sendiri dicatat dari kWh meter trafo UAT (unit auxiliary transformer). Pengukuran pemakaian bahan bakar diperoleh dari pencatatan totalizer counter pada semua coal feeder yang beroperasi saat pengujian.
Pencatatan pemakaian listrik untuk keperluan sendiri berada di main voltage (MV) room turbin pada busbar A dan B. Sedangkan pencatatan nilai daya gross generator berada pada central control room (CCR). Untuk penentuan nilai kalor batubara pada penelitian ini menggunakan HHV (higher heating value) yang diperoleh dari hasil uji laboratorium.
Hasil Analisa
Lab
Hasil Perhitungan Konsumsi
Bahan Bakar
Energi Gross
Energi Netto
Nilai Kalor
HHV-Ar NPHR
% MW kg MWh MWh kcal/kg kcal/kWh
50 150 109.510 153 137 4.042 3.229
75 225 146.291 225 211 4.047 2.811
85 255 163.920 255 239 4.149 2.845
100 300 191.980 300 282 4.098 2.788
Pembebanan (Load Setting
Gross )
Hasil Pengukuran
5 | P a g e Berdasarkan data tersebut maka dilakukan perhitungan
net plant heat rate (NPHR) pada PLTU Rembang unit #2 pada saat, sebelum dan setelah unit #1 shutdown. Setelah diperoleh hasil maka akan dilakukan analisis serta membandingkan hasil tersebut dengan PLN Puslitbang ketika kedua unit beroperasi.
Tabel 4.1. Data Produksi Unit #2 saat Unit #1 saat Overhaul
Tabel 4.2. Data Produksi Unit #2 sebelum Overhaul Unit #1
Tabel 4.3. Data Produksi Unit #2 setelah Overhaul Unit #1
No Tanggal
Totalizer Coal Feeder (kg)
(B)
Kalor Batubara (kcal/kg) (HHV)
Produks i Energi Net (kWh) (Net GGO)
Beban Gros s (MW)
1 07-Jul-19 1.481.430 4.380,61 2.264.387,56 301,3 2 08-Jul-19 1.474.230 4347,64 2.271.966,45 301,4 3 09-Jul-19 1.276.970 4.218,71 2.272.009,77 301,8 4 10-Jul-19 1.316.000 4.220,30 2.256.622,08 300,1 5 11-Jul-19 1.329.570 4.290,60 2.265.935,09 301,4 6 12-Jul-19 1.324.890 4.358,44 2.274.798,63 301,4 7 13-Jul-19 1.270.300 4.258,13 2.264.836,22 301,1 8 14-Jul-19 782.940 4.362,44 1.155.978,05 160,1 9 15-Jul-19 1.357.900 4.260,92 2.258.198,05 300,3 10 16-Jul-19 1.348.800 4.219,47 2.254.057,17 300,3 11 17-Jul-19 1.250.980 4.218,06 2.209.697,31 293,6 12 18-Jul-19 1.314.149 4.326,41 2.267.744,38 301,3 13 19-Jul-19 1.288.730 4.323,65 2.262.967,63 299,6 14 20-Jul-19 1.407.750 4.351,16 2.265.953,36 300,3 15 21-Jul-19 1.382.700 4.327,00 2.257.281,41 299,9 16 22-Jul-19 1.370.150 4.207,98 2.258.515,47 299,9 17 23-Jul-19 1.298.560 4.477,12 2.262.990,17 299,3 18 24-Jul-19 1.291.880 4.213,98 2.266.645,91 301,5 19 25-Jul-19 1.340.220 4.281,25 2.265.644,06 300,8 20 26-Jul-19 1.210.880 4.217,26 2.255.998,48 301,5 21 27-Jul-19 1.317.490 4.594,00 2.263.789,67 301,9 22 28-Jul-19 1.349.610 4.356,57 2.154.037,57 289,4
No Tanggal
Totalizer Coal Feeder (kg) (B)
Kalor Batubara (kcal/kg) (HHV)
Produks i Energi Net (kWh) (Net GGO)
Beban Gros s (MW) 1 01-Jun-19 1.207.850 4.060,96 1.902.158 252,8 2 02-Jun-19 1.151.430 4269,4 1.804.096 241,8 3 03-Jun-19 1.303.749 4.061,61 2.055.370 273,9 4 04-Jun-19 1.279.239 4.061,44 2.047.786 275,4 5 05-Jun-19 1.028.240 4.223,99 1.768.773 235,6 6 06-Jun-19 1.229.380 4.216,96 2.277.253 300,1 7 07-Jun-19 1.139.590 4.224,14 2.017.621 265,9 8 08-Jun-19 1.187.280 4.297,86 2.052.595 269,6 9 09-Jun-19 1.184.580 4.257,03 1.933.652 256,1 10 10-Jun-19 1.309.340 4.258,77 2.221.660 292,7 11 11-Jun-19 1.063.590 4.093,27 1.846.630 245,5 12 12-Jun-19 1.430.211 4.274,18 2.308.056 302,4 13 13-Jun-19 1.415.770 4.228,96 2.277.423 300,3 14 14-Jun-19 1.397.500 4.364,73 2.279.923 300,1 15 15-Jun-19 1.219.719 4.108,22 2.287.680 281,7 16 16-Jun-19 1.330.410 4.390,74 2.276.950 299,6 17 17-Jun-19 1.328.440 4.130,60 2.261.069 298,1 18 18-Jun-19 1.335.790 4.147,40 2.277.304 300,7 19 19-Jun-19 1.179.860 4.343,24 2.273.727 299,9 20 20-Jun-19 1.344.350 4.053,41 2.275.611 300,1 21 21-Jun-19 1.446.290 4.358,76 2.248.328 298,5 22 22-Jun-19 1.502.260 4.339,56 2.276.816 300,1 23 23-Jun-19 1.281.930 4.481,31 1.981.912 282,9 24 24-Jun-19 1.417.440 4.479,80 2.260.743 297,7 25 25-Jun-19 1.407.720 4.480,54 2.402.361 298 26 26-Jun-19 1.329.620 4.453,38 2.271.490 299,7 27 27-Jun-19 1.329.180 4.334,69 2.285.462 301,2 28 28-Jun-19 1.280.770 4.135,38 2.288.830 300,7 29 29-Jun-19 1.308.500 4.056,72 2.290.499 301,8 30 30-Jun-19 1.259.010 4.360,12 2.291.456 301,9
6 | P a g e 4.2. Hasil NPHR
Metode direct digunakan untuk mencari nilai net plant heat rate (NPHR) pada Tabel 2 hinggga Tabel 4.1 menggunakan persamaan (6) berikut:
NPHR = B HHV / Net GGO
Untuk NPHR pada 7 Juli 2019 sebagai berikut:
= (1.481.430kg×4.380,61kcal/kg)/2.264.387,56 kWh
= 2.865,93 kcal /kWh
Sedang perhitungan NPHR Unit #2 saat unit #1 overhaul (OH), sebelum dan setelahnya disajikan pada Tabel 4.4 hingga Tabel 4.6.
Tabel 4.4. Hasil NPHR unit #2 saat Unit #1 Overhaul
Tabel 4.5. Hasil NPHR Unit #2 sebelum Overhaul Unit #1 No Tanggal
Totalizer Coal Feeder (kg)
(B)
Kalor Batubara (kcal/kg) (HHV)
Produksi Energi Net (kWh) (Net GGO)
Beban Gross (MW) 1 20-Agu-19 1.381.890 4.221,77 2.248.387 299,9 2 21-Agu-19 1.388.150 4339,99 2.265.722 301,6 3 22-Agu-19 1.385.900 4.328,40 2.253.814 300,8 4 23-Agu-19 1.299.182 4.264,66 2.198.731 293,9 5 24-Agu-19 1.279.072 4.304,95 2.243.531 299,8 6 25-Agu-19 1.365.950 4.325,50 2.197.995 295,4 7 26-Agu-19 1.479.720 4.479,87 2.228.706 298 8 27-Agu-19 1.474.290 4.216,92 2.216.653 296,2 9 28-Agu-19 1.467.600 4.328,74 2.237.061 299,1 10 29-Agu-19 1.431.110 4.191,36 2.244.514 300,4 11 30-Agu-19 1.385.800 4.266,75 2.232.028 297,9 12 31-Agu-19 1.374.420 4.239,08 2.251.755 300,5 13 01-Sep-19 1.068.920 4.236,55 1.625.169 220,2 14 02-Sep-19 1.475.660 4.355,12 2.235.241 299,5 15 03-Sep-19 1.367.170 4.237,59 2.244.914 300,5 16 04-Sep-19 1.417.350 4.238,65 2.244.328 299,9 17 05-Sep-19 1.547.680 4.388,73 2.243.938 298,9 18 06-Sep-19 1.409.260 4.249,00 2.233.311 299,1 19 07-Sep-19 1.459.480 4.358,48 2.247.022 300,2 20 08-Sep-19 1.466.840 4.354,24 2.247.239 300,3 21 09-Sep-19 1.490.660 4.302,00 2.245.955 284,2 22 10-Sep-19 1.403.630 4.358,28 2.245.012 300,5 23 11-Sep-19 765.600 4.594,00 1.083.116 150,6 24 12-Sep-19 1.381.100 4.394,83 2.246.305 300,1 25 13-Sep-19 1.410.220 4.284,91 2.247.916 301 26 14-Sep-19 1.407.290 4.285,25 2.250.356 299,5 27 15-Sep-19 1.287.780 4.363,34 2.016.374 270,8 28 16-Sep-19 1.616.880 3.924,48 2.220.504 295,9 29 17-Sep-19 1.477.540 4.358,11 2.389.650 300,3 30 18-Sep-19 1.485.690 4.354,51 2.241.840 300,1 31 19-Sep-19 1.447.680 4.387,64 2.232.109 298,9 32 20-Sep-19 1.395.910 4.432,86 2.243.556 299,9
No Tanggal
Totalizer Coal Feeder (kg)
(B)
Kalor Batubara (kcal/kg) (HHV)
Produksi Energi Net (kWh) (Net GGO)
NPHR (kcal/kWh)
Beban Gross (MW) 1 07-Jul-19 1.481.430 4.380,61 2.264.388 2865,93 301,3 2 08-Jul-19 1.474.230 4347,64 2.271.966 2821,09 301,4 3 09-Jul-19 1.276.970 4.218,71 2.272.010 2371,1 301,8 4 10-Jul-19 1.316.000 4.220,30 2.256.622 2461,16 300,1 5 11-Jul-19 1.329.570 4.290,60 2.265.935 2517,57 301,4 6 12-Jul-19 1.324.890 4.358,44 2.274.799 2538,45 301,4 7 13-Jul-19 1.270.300 4.258,13 2.264.836 2388,3 301,1 8 14-Jul-19 782.940 4.362,44 1.155.978 2954,67 160,1 9 15-Jul-19 1.357.900 4.260,92 2.258.198 2562,18 300,3 10 16-Jul-19 1.348.800 4.219,47 2.254.057 2524,88 300,3 11 17-Jul-19 1.250.980 4.218,06 2.209.697 2387,98 293,6 12 18-Jul-19 1.314.149 4.326,41 2.267.744 2507,14 301,3 13 19-Jul-19 1.288.730 4.323,65 2.262.968 2462,26 299,6 14 20-Jul-19 1.407.750 4.351,16 2.265.953 2703,21 300,3 15 21-Jul-19 1.382.700 4.327,00 2.257.281 2650,51 299,9 16 22-Jul-19 1.370.150 4.207,98 2.258.515 2552,81 299,9 17 23-Jul-19 1.298.560 4.477,12 2.262.990 2569,08 299,3 18 24-Jul-19 1.291.880 4.213,98 2.266.646 2401,77 301,5 19 25-Jul-19 1.340.220 4.281,25 2.265.644 2532,54 300,8 20 26-Jul-19 1.210.880 4.217,26 2.255.998 2263,56 301,5 21 27-Jul-19 1.317.490 4.594,00 2.263.790 2673,64 301,9 22 28-Jul-19 1.349.610 4.356,57 2.154.038 2729,61 289,4
No Tanggal
Totalizer Coal Feeder
(kg) Kalor Batubara (kcal/kg) (HHV)
Produksi Energi Net (kWh) (Net GGO)
NPHR (kcal/kWh)
Beban Gross (MW) 1 01-Jun-19 1.207.850 4.060,96 1.902.158 2578,67 252,8 2 02-Jun-19 1.151.430 4269,4 1.804.096 2724,87 241,8 3 03-Jun-19 1.303.749 4.061,61 2.055.370 2576,33 273,9 4 04-Jun-19 1.279.239 4.061,44 2.047.786 2537,16 275,4 5 05-Jun-19 1.028.240 4.223,99 1.768.773 2455,53 235,6 6 06-Jun-19 1.229.380 4.216,96 2.277.253 2276,53 300,1 7 07-Jun-19 1.139.590 4.224,14 2.017.621 2385,87 265,9 8 08-Jun-19 1.187.280 4.297,86 2.052.595 2486,01 269,6 9 09-Jun-19 1.184.580 4.257,03 1.933.652 2607,91 256,1 10 10-Jun-19 1.309.340 4.258,77 2.221.660 2509,92 292,7 11 11-Jun-19 1.063.590 4.093,27 1.846.630 2357,57 245,5 12 12-Jun-19 1.430.211 4.274,18 2.308.056 2648,54 302,4 13 13-Jun-19 1.415.770 4.228,96 2.277.423 2628,95 300,3 14 14-Jun-19 1.397.500 4.364,73 2.279.923 2675,4 300,1 15 15-Jun-19 1.219.719 4.108,22 2.287.680 2190,38 281,7 16 16-Jun-19 1.330.410 4.390,74 2.276.950 2565,49 299,6 17 17-Jun-19 1.328.440 4.130,60 2.261.069 2426,84 298,1 18 18-Jun-19 1.335.790 4.147,40 2.277.304 2432,73 300,7 19 19-Jun-19 1.179.860 4.343,24 2.273.727 2253,75 299,9 20 20-Jun-19 1.344.350 4.053,41 2.275.611 2394,61 300,1 21 21-Jun-19 1.446.290 4.358,76 2.248.328 2803,88 298,5 22 22-Jun-19 1.502.260 4.339,56 2.276.816 2863,27 300,1 23 23-Jun-19 1.281.930 4.481,31 1.981.912 2898,58 282,9 24 24-Jun-19 1.417.440 4.479,80 2.260.743 2808,74 297,7 25 25-Jun-19 1.407.720 4.480,54 2.402.361 2625,48 298 26 26-Jun-19 1.329.620 4.453,38 2.271.490 2606,79 299,7 27 27-Jun-19 1.329.180 4.334,69 2.285.462 2520,97 301,2 28 28-Jun-19 1.280.770 4.135,38 2.288.830 2314,05 300,7 29 29-Jun-19 1.308.500 4.056,72 2.290.499 2317,49 301,8 30 30-Jun-19 1.259.010 4.360,12 2.291.456 2395,61 301,9
7 | P a g e
Tabel 4.6. Hasil NPHR Unit #2 setelah Overhaul Unit #1
4.3. Hubungan antara Pembebanan dengan Heat Rate
Pembebanan pembangkit sangat memengaruhi hasil NPHR unit #2, semakin tinggi pembebanan atau unit melayani daya mampu maksimum maka nilai NPHR cenderung rendah demikian juga sebaliknya. Hal ini dapat dilihat pada Grafik 4.1 saat unit #1 overhaul. Fenomena ini terdapat pula pada Grafik 4.2 sebelum unit #1 overhaul dan Grafik 4.3 setelah unit #1 overhaul.
Grafik 4.1. Pengaruh Beban terhadap NPHR Unit #2 Saat OH Unit #1
Grafik 4.2. Pengaruh Beban terhadap NPHR Unit #2 sebelum OH Unit #1
Grafik 4.3. Pengaruh Beban terhadap NPHR Unit #2 setelah OH Unit #1
Sesuai dengan Tabel 4.4 didapati bahwa NPHR tertinggi pada beban 160,1 MW dengan nilai 2.954,67 kcal/kWh (14 Juli 2019), dan nilai NPHR paling rendah terdapat pada beban 301,5 MW sebesar 2263,56 kcal/kWh (26 Juli 2019).
Pada Tabel 4.5 didapati bahwa NPHR tertinggi pada beban 282,9 MW dengan nilai 2.898,58 kcal/kWh (23 Juni 2019), dan nilai NPHR paling rendah terdapat pada beban 300,1 MW sebesar 2.276,53kcal/kWh (6 Juni 2019).
Tabel 4.6 didapati bahwa NPHR tertinggi pada beban 150,6 MW dengan nilai 3.247,27 kcal/kWh (11 September 2019), dan nilai NPHR paling rendah terdapat pada beban 299,8 MW sebesar 2.454,32kcal/kWh (24 Agustus 2019).
4.4. Hubungan antara Bahan Bakar terhadap Pembebanan
Nilai kalor dan konsumsi batubara yang digunakan dalam PLTU sangat berpengaruh terhadap pelayanan beban seperti yang diperlihatkan pada Grafik 4.4 hingga Grafik 4.6.
Jumlah batubara (Ton) untuk membangkitkan beban (MW) berbanding terbalik dengan kandungan nilai kalor bahan bakar (kcal). Semakin tinggi nilai kalor bahan bakar, maka jumlah batubara yang dibakar akan
No Tanggal
Totalizer Coal Feeder
(kg) Kalor Batubara (kcal/kg) (HHV)
Produksi Energi Net (kWh) (Net GGO)
NPHR (kcal/kWh)
Beban Gross (MW) 1 20-Agu-19 1.381.890 4.221,77 2.248.387 2594,76 299,9 2 21-Agu-19 1.388.150 4339,99 2.265.722 2659 301,6 3 22-Agu-19 1.385.900 4.328,40 2.253.814 2661,59 300,8 4 23-Agu-19 1.299.182 4.264,66 2.198.731 2519,89 293,9 5 24-Agu-19 1.279.072 4.304,95 2.243.531 2454,32 299,8 6 25-Agu-19 1.365.950 4.325,50 2.197.995 2688,09 295,4 7 26-Agu-19 1.479.720 4.479,87 2.228.706 2974,35 298 8 27-Agu-19 1.474.290 4.216,92 2.216.653 2804,66 296,2 9 28-Agu-19 1.467.600 4.328,74 2.237.061 2839,83 299,1 10 29-Agu-19 1.431.110 4.191,36 2.244.514 2672,42 300,4 11 30-Agu-19 1.385.800 4.266,75 2.232.028 2649,1 297,9 12 31-Agu-19 1.374.420 4.239,08 2.251.755 2587,44 300,5 13 01-Sep-19 1.068.920 4.236,55 1.625.169 2786,5 220,2 14 02-Sep-19 1.475.660 4.355,12 2.235.241 2875,16 299,5 15 03-Sep-19 1.367.170 4.237,59 2.244.914 2580,72 300,5 16 04-Sep-19 1.417.350 4.238,65 2.244.328 2676,81 299,9 17 05-Sep-19 1.547.680 4.388,73 2.243.938 3026,98 298,9 18 06-Sep-19 1.409.260 4.249,00 2.233.311 2681,2 299,1 19 07-Sep-19 1.459.480 4.358,48 2.247.022 2830,91 300,2 20 08-Sep-19 1.466.840 4.354,24 2.247.239 2842,14 300,3 21 09-Sep-19 1.490.660 4.302,00 2.245.955 2855,27 284,2 22 10-Sep-19 1.403.630 4.358,28 2.245.012 2724,89 300,5 23 11-Sep-19 765.600 4.594,00 1.083.116 3247,27 150,6 24 12-Sep-19 1.381.100 4.394,83 2.246.305 2702,08 300,1 25 13-Sep-19 1.410.220 4.284,91 2.247.916 2688,12 301 26 14-Sep-19 1.407.290 4.285,25 2.250.356 2679,84 299,5 27 15-Sep-19 1.287.780 4.363,34 2.016.374 2786,7 270,8 28 16-Sep-19 1.616.880 3.924,48 2.220.504 2857,65 295,9 29 17-Sep-19 1.477.540 4.358,11 2.389.650 2694,66 300,3 30 18-Sep-19 1.485.690 4.354,51 2.241.840 2885,78 300,1 31 19-Sep-19 1.447.680 4.387,64 2.232.109 2845,7 298,9 32 20-Sep-19 1.395.910 4.432,86 2.243.556 2758,07 299,9
8 | P a g e
cenderung lebih sedikit dibandingkan dengan bahan bakar yang memiliki nilai kalor yang lebih rendah, demikian pula sebaiknya.
Grafik 4.4. Pengaruh Batubara terhadap Beban Unit #2 Saat OH Unit #1
Grafik 4.5. Pengaruh Batubara terhadap Beban Unit #2 sebelum OH Unit #1
Grafik 4.6. Pengaruh Batubara terhadap Beban Unit #2 setelah OH Unit #1
Sesuai Tabel 4.4 pada beban 301,5 MW, tanggal 24 Juli menunjukkan konsumsi batubara sebesar 1.291 Ton dengan nilai kalor 4.213,98 kcal/kg, sedang tanggal 26 Juli konsumsi 1.210 Ton dengan nilai kalor 4.217,26 kcal/kWh.
Pada Tabel 4.5 pada beban 301,8 MW, tanggal 29 Juni menunjukkan konsumsi batubara sebesar 1.308 Ton dengan nilai kalor 4.056,72 kcal/kg, sedang tanggal 30 Juni pada beban 301,9 MW konsumsi batubara sebesar 1.259,01 Ton dengan nilai kalor 4.360,12 kcal/kWh.
Tabel 4.6 pada beban 300,4 MW, tanggal 29 Agustus menunjukkan konsumsi batubara sebesar
1.431,11 Ton dengan nilai kalor 4.191,36 kcal/kg, sedang tanggal 3 September pada beban 300,5 MW konsumsi 1.367,17 Ton dengan nilai kalor 4.237,59 kcal/kWh.
4.5. Perbandingan dengan Hasil PLN Puslitbang Berdasarkan Tabel 4.4 hingga Tabel 4.6 serta Grafik 4.1 hingga 4.3 diperoleh pembanding terhadap hasil uji heat rate PLN Puslitbang bulan Januari 2017 lalu pada beban 150 MW, 225 MW, 255 MW dan 300 MW gross.
Karena pembebanan pada PLTU Rembang pada penelitian unit #2 di bulan Juni hingga September 2019 sesuai permintaan P2B, maka akan dipilih data yang sesuai pada hasil uji Puslitbang.
Saat unit #1 overhaul, beban unit #2 sebesar 299,6 MW hingga 301,5 MW diperoleh hasil rerata NPHR senilai 2.544,34 kCal/kWh. Hasil ini lebih rendah dibanding data Puslitbang sebesar 2.788 kcal/kWh ketika kedua unit beroperasi. Hal ini berlaku pula untuk NPHR sebelum dan sesudah unit #1 overhaul, yaitu pada pembebanan unit #2 sebesar 299,5 MW hingga 302,4 MW diperoleh hasil rerata NPHR masing-masing 2.497 kCal/kWh dan 2.688 kCal/kWh.
4.6.
Faktor yang Memengaruhi NPHR
Berdasarkan hasil penelitian pada unit #2 PLTU Rembang, terdapat faktor-faktor yang menentukan nilai NPHR antara lain pembebanan daya listrik, nilai kalor bahan bakar serta pemakaian daya listrik untuk keperluan sendiri. Selain faktor utama tersebut terdapat faktor lain yang berpengaruh, antara lain pola pembebanan yang diberikan oleh P2B, akurasi alat ukur serta gangguan unit.
V. PENUTUP
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang dilakukan pada PLTU Rembang unit #2 didapatkan kesimpulan sebagai berikut:
1. Pada beban rata-rata 299,5 MW hingga 302,4 MW gross, NPHR rata-rata pada unit #2 ketika overhaul lebih rendah dibanding dengan data PLN Puslitbang Januari 2017 yaitu masing–masing 2.544,34 kcal/kWh dan 2.788 kcal/kWh. Demikian pula NPHR unit #2 sebelum dan sesudah overhaul unit
#1 masing – masing 2.497 kCal/kWh dan 2.688 kCal/kWh.
2. Hasil perhitungan didapat bahwa rata-rata NPHR terendah pada beban maksimum >299,5 MW gross, sehingga bila PLTU Rembang dioperasikan pada beban tersebut maka efisiensi terbesar tercapai.
3. Faktor-faktor yang menentukan nilai NPHR antara lain pembebanan listrik, nilai kalor bahan bakar serta pemakaian listrik untuk keperluan sendiri.
9 | P a g e 5.2. Saran
Berdasarkan pengalaman dilapangan, kesulitan yang dihadapi antara lain:
1. Ketepatan input data dari lokal tidak salalu on time bila terdapat gangguan. Operator lapangan akan menetralisir gangguan terlebih dahulu. Sehingga hal ini dapat memengaruhi nilai perhitungan penelitian.
Maka diperlukan penarikan counter lokal ke DCS dari counter totalizer coal feeder dan kWh meter UAT sehingga input data bisa lebih cepat dan akurat.
2. Data yang diinput terbatas pada pembebanan yang diperintahkan oleh P2B, tidak seperti pengujian yang dilakukan PLN Puslitbang yang dapat dilakukan pada beban 50%, 75%, 85% dan 100%.
Hendaknya penelitian dari PLN Puslitbang perlu dilakukan lagi sebagai benchmark terbaru untuk memperbarui data tahun 2017 yang lalu.
3. Melakukan perhitungan net plant heaat rate (PLTU) ketika salah satu unit shutdown pada beban 50%, 75%, 85% dan 100% untuk mengetahui performa 1 unit sebenarnya.
DAFTAR PUSTAKA
[1] B. Sugiantoro, “Metode Analisis Energy Perhitungan Metode Direct and Indirect (Heat Rate/Tara Kalor) Bahan Bakar Batu Bara dan Pengaruhnya pada Performance Sistem Uap,”
ITEKS STT Wiwiorotomo, vol. 2, no. 3, hal. 250,
2008.
[2] S. Arif Wibowo, “Mengapa Realisasi Kinerja NPHR (Nett Pllant Heat Rate) Pembangkit Selalu Lebih Tinggi dari Commisionimg?,” Linkedin, 2018. https://id.linkedin.com/pulse/mengapa- realisasi-kinerja-nphr-nett-plant-heat-rate-listrik- wibowo (diakses Jun 30, 2020).
[3] PT PLN (Persero) PUSLITBANG, “Pengujian Heat Rate PLTU Rembang Unit 10,” Rembang, 2017.
[4] PJB Power Plant Academy, Pengenalan PLTU.
2015.
[5] I. Boldea, “Synchronous Generator,” 2 ed., Taylor
& Francis Group, LLC, 2016, hal. 1.
[6] J. Sierman, B. Shelide, dan L. Jantarasami,
“Updates to Carbon Dioxide (CO2 ) Standards- Phase 2,” Oregon, 2018.
[7] B. Sugiantoro, “Metode Analisis Energy Perhitungan Metode Direct and Indirect (Heat Rate/Tara Kalor) Bahan Bakar Batu Bara dan Pengaruhnya pada Performance Sistem Uap,”
ITEKS STT Wiwiorotomo, vol. 2, no. 3, hal. 261–
262, 2008.
